水泥厂DCS 监控系统的设计与实现.pdf

水泥厂DCS监控系统的设计与实现

徐淑萍,苏小会，李峰，范会敏
(西安工业学院计算机科学与工程系陕西西安710032)
摘要：本文介绍了DCS系统在我国水泥生产自动化的应用情况以及新型干法水泥生产线
DCS的设计方法，表明了水泥生产过程的综合自动化的发展趋势。并对该系统的组成、工作
原理、硬件设计、软件设计进行了论述。
关键词：DCS；实时控制；监测管理
中图号：TP268文献标识码：A
TheDesignandRealizationoftheCementFactory’sControlSystem
XUShu-Ping,SUXiao-hui，LIFeng，FANHui-min
(DeptofComprSci&Engr,Xi’anInstofTech,Xi’an710032,China)
Abstract:ThearticlebriefintroducetheapplicationofDCSincementautomationandhowto
designtheDCSinnew-driedcementproductionline.Thedevelopingdirectionofthecement
productionprocess’synthesizeautomationisindicated.Andtheprincipleofworking,thedesign
ofhardware,thedesignofsoftwarearemainlydiscussedinthepaper.
KeyWords:DistributeControlSystem;Realtimecontrol;Inspectmanagement
引言
水泥生产工艺复杂，设备联锁众多，各种检测信号相互影响，如果采用传统的人工控制
或继电器仪表控制，很难达到控制要求。如果生产线上的任何一台设备出现电气故障停机，
将影响整个生产线的运行，严重时会发生压料、堵料，给生产带来很大的损失[1]-[2]。在分布
式控制系统（DCS）日益向工业渗透的今天，对这种多工况进行集散控制已是行业所急[3]。
由此，本文设计了一个多级分布式集中控制系统，可对水泥生产线进行实时控制和监测管理。
1系统组成及工作原理
1.1系统工作原理
系统结构如图1所示：系统在总体上是纵向分层、横向分散的结构，系统从结构上可分
为厂长管理级、工程师管理级、操作员管理级、过程控制级和现场设备级。

图1系统原理图
该系统总体设计的指导思想是技术先进、生产可靠、节省投资、提高效益。基于这种思
想该生产线采用了PLC型集散控制系统，完成了从生料进窑到熟料入库的整条生产线的自
动控制。采用集散控制后，真正做到分散控制、集中管理、危险分散。设备出现故障后，系
统能够按照预先编制好的程序自动停止相关设备，并发出声光报警，提醒操作人员及时处理，
以免影响生产。对一些重要的参数和报警，系统能够自动生成历史记录和历史趋势。操作人
员和技术人员可以随时查询历史数据，随时了解生产情况。通过对数据的统计和分析提出新

1
工艺，新方法，以不断提高水泥的产量和质量。
1.2水泥生产工艺简介
水泥的新型干法生产线由生料制备系统、生料均化系统、窑尾烧成系统、窑头烧成系统
和成品包装系统组成。生料制备系统由原料配料和生料粉磨组成，用于生产合格的生料。粉
磨过的生料由提升机经库顶空气输送斜槽送入生料均化库。来自均化库的生料通过气力提升
泵输送到旋风式预热器内，通过五级预热器的负压作用使物料充分预热后进入回转窑进行煅
烧。窑头烧成系统由喂媒系统和熟料生成系统组成。原煤由煤磨磨制成煤粉后存储在煤粉仓
中，通过流量计由煤风机和净风机将煤粉和空气的混合物向窑头喂煤。经过煅烧和化学反应
的生料在窑头形成球状熟料。球状熟料经窑头罩进入单筒冷却机冷却后由链式输送机送到熟
料磨进行粉磨，然后由提升机入熟料库。最后成品包装系统将散装库中不同型号的水泥通过
包装机包装成成品[4]。该系统的主要设备包括：螺旋给料机、各种风机、增湿塔、窑主电机、
各种调节阀和变频器，还有众多的智能检测仪器。设备布局比较分散，因此应该选用能够远
距离传输的集散控制系统。生产过程的关键部分生料均化系统、窑尾烧成系统和窑头烧成系
统采用了自动化控制，由操作员在中控室集中进行操作和监控。
2系统硬件设计

图2系统硬件结构图
系统硬件结构如图2所示，该系统的硬件设计方案采用层次化结构，将整个系统自下而
上分为三个层次：现场设备层、过程控制层、集中操作监视层。每个层次在结构上又是横向
分散的，具有良好的可扩展性。每层在设计上是独立的他们通过数据网络构成一个有机的整
体。
2.1现场设备层
该系统的现场设备大部分位于烧成系统和均化库附近。模拟量设备包含压力变送器、流
量变送器